KR100470541B1 - 리프트-오프처리에의한백금-금속패턴형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리프트-오프 처리에 의한 백금-금속 패턴을 위한 제조 방법에 관한 것이고, 이런 제조 방법은 백금-금속을 패터닝하기 위해 마스크가 실리콘 산화물로 구성되도록 하는 리프트-오프 처리를 사용한다. 실리콘 산화물이 사용됨에 따라, 요구되는 마스크의 네가티브 측벽이 얻어지고 마스크가 손쉽게 제거될 수 있다. 본 발명은 높은-?? 유전체를 포함하는 DRAM과 FRAM의 제조에 사용될 수 있다.

Description

리프트-오프 처리에 의한 백금-금속 패턴 형성 방법{FABRICATION METHOD FOR A PLATINUM-METAL PATTERN BY MEANS OF A LIFT-OFF PROCESS}

본 발명은 기판상에 백금-금속 패턴 특히, 집적 회로의 제조 과정에 있어서의 기판상에 백금-금속 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

반도체 기술에 있어서, 도체 물질로서 백금-금속을 사용하는 것이 호응을 얻고 있다. 본 명세서에서 "백금-금속"은 예를 들면, 백금, 이리듐 및 루테늄 등과 같은 백금류 금속을 지칭하는 것이고, 귀금속인 이들은 높은 전도성을 가지며 심지어 산소를 함유한 공기중 고온에서도 비도전성 산화물을 형성하지 않는다. 게다가, 이들은 반도체 기술에서 사용되는 많은 다른 물질에 비해 기계적 및 전기적 측면에서 양호한 인터페이스 특성을 가진다. 백금-금속에 사용되는 중요한 분야는 집적된 DRAM 메모리내 저장용 커패시터내의 전극 재료로서 사용되며 특히, 집적된 DRAM 메모리내 저장용 커패시터가 저장용 유전체로서 소위 높은-?? 유전체 또는 강유전체(예를 들어 BST)를 갖는 경우이다. 이는 저장용 유전체의 제조가 산화성 분위기에서 고온을 필요로 하기 때문이다. 이러한 기억 소자는 거의 공간을 차지하지 않으며 미래 메모리 생산에 있어서 관심이 높아지고 있다.

하지만 백금-금속은 이들이 쉽게 에칭되지 않는다는 단점을 갖는다. 지금까지의 방법들은 예를 들면, 이온-밀링과 같이 주로 물리적 에칭에 기초해 왔고, 그래서 예를 들어, 포토레지스트와 같은 다른 물질에 비해 매우 제한된 선택성을 가진다. 비교적 큰 패턴을 위해, 종래에는 포토레지스트 또는 티타늄 마스크를 사용하는 리프트-오프 처리를 사용해왔다.

리프트-오프 처리는 패터닝될 층 아래에서 기판에 대해 마스크를 부착하는 것을 포함하는 것으로 알려져 있는데, 상기 마스크는 형성될 패턴 위치에 홀을 가진다. 그 후 마스크 위에 위치한 층의 일부만이 마스크와 함께 제거된다. 이러한 관계에서 마스크가 홀의 에지부에서 네가티브 측벽을 갖는다는 즉, 노출된 기판 표면 영역이 마스크 상부의 마스크 개구부보다 크다는 점이 중요하다. 다시 말해, 마스크는 반드시 임의의 한 형태 또는 다른 형태로 돌출해야만 한다. 결과적으로, 측벽은 코팅되지 않아 마스크에 대한 용매가 이런 위치에서 침투할 수 있다. 포토레지스트가 리프트-오프 처리에서 마스크로서 사용된다면, 이런 네가티브 측벽이 종래의 반도체 제조에서는 사용되지 않았던 (예를 들어, 이미지 반전과 같은) 특정 기술에 의해서만 달성될 수 있다. 만일 티타늄이 마스크로서 사용된다면, 티타늄이 공기와 접촉하면 쉽게 산화되어 그 후에 제거하기가 어렵기 때문에 시간 인자가 중요하다.

본 발명의 목적은 백금-금속으로 형성되는 패턴의 간단한 제조 방법을 제공하는 것이다. 게다가, 본 제조 방법은 DRAM 기억 소자의 제조 과정에 통합될 수도 있다.

본 발명의 목적은 청구항 1 및 청구항 2에서 상술된 특성에 의한 방법으로 구현된다.

본 발명은 리프트-오프 처리를 위한 마스크의 구성 요소로서 실리콘 산화물을 사용하는 것에 기초한다. 이런 처리에서, 요구되는 마스크의 네가티브 측벽은 제 1 실시예에 따라 에칭 처리 특히, 이방성 에칭과 등방성 에칭 처리의 조합을 통해 얻어진다. 제 2 실시예에 따르면, 실리콘층은 실리콘 산화물층에 제공되고, 이런 이중층이 제조될 마스크에 따라 패터닝된후 실리콘층이 산화되고, 이에 수반되는 실리콘층의 부피 증가는 실리콘 산화물층 상부에 돌출부를 형성하게 된다. 백금-금속으로 코팅한 이후 실리콘 산화물 마스크는 예를 들어, HF로 매우 간단하게 제거될 수 있다.

이런 처리는 DRAM 기억 소자의 제조 처리에 어렵지 않게 포함될 수 있고, 이러한 처리중에 저장용 커패시터의 전극이 백금-금속으로 제조될 수 있다.

마스크가 제거될 때 기판을 보호하기 위해 마스크가 제공될 기판의 가장 위에 예를 들면, 실리콘 질화물과 같은 에칭 정지층이 실리콘 산화물층이 제공되기 이전에 제공될 수 있다. 백금-금속은 바람직하게는 백금 또는 이리듐이다.

본 발명은 이하의 도면을 참조로 한 실시예에서 상세히 설명될 것이다.

도 1 : 질화물로 구성된 에칭 정지층(2), 실리콘 산화물(3) 및 마스크층(4)이 종래의 기술에 의해 기판(1)에 제공된다. 층(2와 3)의 두께는 예를 들면 20㎚ 내지 50㎚일 수 있다. 기판은 예를 들면, 제조할 백금 패턴을 위한 전기 접속부와 같은 미리 완성된 회로 엘리먼트를 포함할 수 있다. 선택적인 에칭 정지층은 바람직하게는 실리콘 질화물로 구성된다. 마스크층(4)은 포토레지스트층일 수 있고, 이러한 마스크층은 제조할 백금 패턴에 일치하여 노출되어 현상되고 결과적으로 제조할 백금 패턴의 영역내에 홀을 가지게 된다. 하지만, 선택적으로 마스크층은 실리콘 질화물로 구성되고 적절히 패터닝된 추가의 (점선으로 도시된) 포토마스크(4')의 도움으로 형성되는 소위 하드 마스크일 수 있다. 다음의 단계를 위해, 레지스트 마스크(4')가 제거된 이후 하드 마스크(4)가 마스크(4)로서 사용된다. 이러한 변화에 따른 장점은 백금 금속의 핫-스퍼터링의 추가적인 선택을 제공한다는 것이다. 마스크(4)는 실리콘 산화물층(3)을 에칭하기 위해 사용된다. 이러한 실시예에서, 산화물층(3)은 초기에 에칭 정지층(2)까지 이방성 에칭된다.

도 2 : 예를 들면, 습식 에칭 단계에서 에칭 정지층(2)에 대해 실리콘 산화물층을 선택적으로 등방성 에칭한 이후의 단계를 도시한다. 결과적으로, 마스크(4)는 실리콘 산화물 마스크(3)의 에지부에서 돌출하고, 따라서 모든 패턴은 네가티브한 측벽을 가진다.

도 3 : 노출된 에칭 정지층이 제거되고, 그 결과 - 백금 패턴을 위한 접속 패턴을 가질 수 있는 - 기판이 노출된다. 이런 구조물은 예를 들면, 실리콘 산화물 마스크(3)의 측벽이 코팅되지 않는, 스퍼터링 처리에 의해 백금-금속(5), 바람직하게는 백금이 블랭킷(blanket) 증착되고, 그 결과 후속하는 실리콘 산화물 습식-에칭 처리에서 용매가 코팅되지 않은 측벽의 위치에 침투할 수 있게 되고 마스크 표면 상부에 위치한 백금이 동시에 제거된다.

도 4 : 실리콘 산화물 에칭 처리가 수행된 이후, 백금 패턴을 형성하는 백금만이 기판 표면에 남겨진다. 저장용 커패시터는 저장용 유전체(6) 특히, 위에서 설명된 높은-?? 유전체 또는 강유전체를 제공하고 후속하여 (예를 들면, 역시 백금으로 구성된) 제 2 커패시터 전극(7)을 제조하여 완성될 수 있다.

도 5 : 제 1 실시예에서와 같이, 제 2 실시예에서도 바람직하게 에칭 정지층(2)이 기판(1)에 먼저 제공된다. 실리콘 산화물(3)과 폴리실리콘(8)의 이중층이 그 위에 증착된다. 그 후 산화 보호층(9), 특히 질화물층이 증착될 수 있다. 그 후 연속층(3, 8 및 9)은 그후 포토마스크(4)의 도움으로 에칭 정지층(2)까지 이방성 에칭되고, 형성될 백금 패턴의 위치에서 홀을 가지게 된다. 그 후 레지스트 마스크(4)는 제거될 수 있다.

도 6 : 노출된 위치에서 폴리실리콘을 실리콘 산화물로 변환시키는 열적 산화가 수행되고, 이는 부피의 증가를 수반한다. 폴리실리콘층(8)내의 홀은 결과적으로 감소하고, 실리콘 산화물 패턴 상부에 돌출부를 형성한다. 그러므로 이런 경우에 있어서 리프트-오프 처리를 위한 마스크는 실리콘 산화물층과 폴리실리콘층(및 질화물층도 가능)을 포함한다. 그 후 폴리실리콘(8)이 노출된 에지부에서만 산화되기 때문에, 선택적인 산화 보호층(9)은 돌출부를 더욱 두드러지게 한다. 이런 예시적인 실시예에서 어떠한 경우의 레이아웃이라도 산화 때문에 홀이 본래의 레지스트 마스크(4)에 비해 감소된 크기를 갖는다는 것을 고려해야만 한다.

도 7 : 제 1 실시예에서와 같이, 에칭 정지층(2)이 제거되고, 그후 백금 금속이 제공되며, 그리고 마스크 표면 위에 위치한 백금 금속은 마스크와 함께 제거된다. 앞에서 설명된 바와 같이, 커패시터가 그후에 완성될 수 있다.

본 발명은 리프트-오프 처리를 위한 마스크 구성 요소로서 실리콘 산화물이 사용됨에 따라, 마스크에 요구되는 네가티브 측벽이 얻어지고 마스크가 손쉽게 제거될 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방법의 단계를 도시하는 기판의 단면도이다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방법의 주요 단계를 도시한다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 기판 2 : 에칭 정지층

3 : 실리콘 산화물층 4 : 마스크층

5 : 백금-금속

Claims (12)

1. 기판상에 백금-금속 패턴을 형성하는 방법으로서,

   a)상기 기판(1)상에 실리콘 산화물층(3)을 제공하는 단계;

   b)형성될 상기 백금-금속 패턴의 위치에서 홀을 갖는 마스크(4)를 상기 실리콘 산화물층(3)에 제공하는 단계;

   c)상기 기판의 노출된 표면 영역이 상기 마스크(4)내의 홀보다 더 커지도록 상기 실리콘 산화물층(3)을 에칭하는 단계;

   d)상기 마스크(4)와 상기 기판(1)의 노출된 표면 영역에 백금-금속층(5)을 제공하는 단계; 및

   e)에칭 처리시 상기 마스크(4) 위에 위치한 백금-금속(5)이 동시에 제거되고 상기 기판의 표면 위에 위치한 백금-금속(5)이 상기 백금-금속 패턴을 형성하도록, 상기 에칭 처리에 의해 상기 실리콘 산화물층(3)을 제거하는 단계를 포함하는 백금-금속 패턴 형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 c) 단계는 이방성 에칭 처리 단계 및 후속 등방성 에칭 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백금-금속 패턴 형성 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마스크(4)는 하드 마스크인 것을 특징으로 하는 백금-금속 패턴 형성 방법.
4. 기판(1)상에 백금-금속 패턴을 형성하는 방법으로서,

   a)상기 기판(1)에 실리콘 산화물층(3)과 상기 실리콘 산화물층(3) 위에 실리콘층(8)을 제공하는 단계;

   b)형성될 상기 백금-금속 패턴의 위치에서 홀을 가지는 포토마스크(4)를 상기 실리콘층(8)에 제공하는 단계;

   c)상기 실리콘층(8)과 상기 실리콘 산화물층(3)을 에칭하고 상기 실리콘층(8)의 노출된 표면 영역을 산화하는 단계;

   d)상기 포토마스크의 표면 영역과 상기 기판(1)의 노출된 표면 영역에 백금-금속층(5)을 제공하는 단계; 및

   e)에칭 처리시 상기 포토마스크(4)의 표면 영역 위에 위치한 백금-금속(5)은 동시에 제거되고 상기 기판의 표면 위에 위치한 백금-금속은 상기 백금-금속 패턴을 형성하도록, 상기 에칭 처리에 의해 상기 실리콘 산화물층(3)을 제거하는 단계를 포함하는 백금-금속 패턴 형성 방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 a) 단계 이전에 상기 기판(1)에 에칭 정지층(2)이 제공되고, 상기 에칭 정지층은 상기 d) 단계 이전에 상기 홀 내부에서 다시 제거되는 것을 특징으로 하는 백금-금속 패턴 형성 방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 a) 단계 이전에 상기 기판(1)에 에칭 정지층(2)이 제공되고, 상기 에칭 정지층은 상기 d) 단계 이전에 상기 홀 내부에서 다시 제거되는 것을 특징으로 하는 백금-금속 패턴 형성 방법.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 c) 단계에서 상기 에칭 정지층(2)의 표면이 노출되고 난후 상기 에칭 정지층(2)이 이방성 또는 등방성 에칭되는 것을 특징으로 하는 백금-금속 패턴 형성 방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 c) 단계에서 상기 에칭 정지층(2)의 표면이 노출되고 난후 상기 에칭 정지층(2)이 이방성 또는 등방성 에칭되는 것을 특징으로 하는 백금-금속 패턴 형성 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 e) 단계에서 상기 실리콘 산화물층은 HF로 제거되는 것을 특징으로 하는 백금-금속 패턴 형성 방법.
10. 제 4 항에 있어서, 상기 e) 단계에서 상기 실리콘 산화물층은 HF로 제거되는 것을 특징으로 하는 백금-금속 패턴 형성 방법.
11. 제 4 항에 있어서, 상기 a) 단계에서 상기 실리콘층(8)은 상기 실리콘층(8)의 가장 위에 증착된 산화 보호층(9)을 갖는 것을 특징으로 하는 백금-금속 패턴 형성 방법.
12. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 따른 방법을 커패시터 전극 제조에 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.